所謂的物理氣相沉積(physical Vapor Deposition,通常簡稱為PCD),就是以物理現(xiàn)象的方式,來進行薄膜沉積的一種技術(shù)。在
半導(dǎo)體制程的發(fā)展上,主要的PVD技術(shù),有蒸鍍(Evaporation)及濺鍍(Sputtering)等兩種。前者是借著對被蒸鍍物體加熱,利用被蒸鍍物在高溫(接近其熔點)時所具備的飽和蒸氣壓,來進行薄膜的沉積;而后者,則是利用電漿所產(chǎn)生的離子,借著離子對被濺鍍物體電極(Electrode)的轟擊(Bombardment),使電漿的氣相(Vapor Phase)內(nèi)具有具有被鍍物的粒子(如原子),來產(chǎn)生沉積薄膜的。關(guān)于濺鍍部分,我們在磁控濺鍍機的操作原理中另外說明。接下來簡明敘述蒸鍍原理。
*K`x;r @]*[c})/ 一個簡易的真空蒸鍍機(Vacuum Evaporator)它主要是由一個用以執(zhí)行真空蒸鍍的蒸鍍室(Evaporator Chamber),及一組用以提供蒸鍍所需之真空渡真空系統(tǒng)所組成的。在蒸鍍室內(nèi),固態(tài)的沉積材料,稱為蒸鍍源(Source),將被放置在一只由高溫材料(Refractory)所制程的坩堝(Crucible)內(nèi),且這個由導(dǎo)電材料所組成的坩堝,將與外界的直流電源相接。當(dāng)適當(dāng)?shù)碾娏魍ㄍ釄逯,藉著坩堝因電阻效?yīng)所產(chǎn)生的熱,置於坩堝內(nèi)的蒸鍍源將被加熱,一直到接近蒸鍍源的熔點附近。這時,原本處於固態(tài)的蒸鍍源的蒸發(fā)能力將非常強,利用這些被蒸發(fā)出來的蒸鍍源原子,我們可以在離蒸鍍源上方不遠處的晶片表面上,進行薄膜的沉積,如圖2-1所示。這種設(shè)計的坩堝,通常是以鎢、鉬、或鉭所製成的。而蒸鍍源,則大都局限在熔點較低的材料,如鋁等。除了圖2-1 的真空蒸鍍法之外,在高溫材料的蒸鍍上,我們通常是以所謂的電子束蒸鍍法(Electron Beam Evaporation,簡稱EBE)來進行的,如圖2-2 所示。其基本原理與圖1 的真空蒸鍍法完全一樣。主要是的差別,是在於EBE 是利用電子束(Electron Beam)來執(zhí)行蒸鍍源加熱,且加熱的範(fàn)圍可局限在蒸鍍源表面極小,以免前者必須對整個蒸鍍源加熱,以便進行沉積的這種能量使用使用效率極低的方式?s所以,在半導(dǎo)體製程上的應(yīng)用,蒸鍍法通常使用是以EBE 來進行的,如鋁的蒸鍍便是一例。
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